使用SPring-8同步辐射X射线CT对晚更新世烧焦骨片进行无损组织形态学鉴定

微小烧焦骨中的远古线索

乍一看，洞穴地面上的几片灰色骨屑似乎并不起眼。然而，这些来自日本西南部福井洞穴的碎片，曾在旧石器时代的篝火中被烧焦，保存着罕见线索，揭示约1.6万年前人类与动物如何共享日本的景观。由于这一时期的骨骼常被酸性土壤和潮湿气候破坏，每一块幸存的碎片对于重建人类狩猎对象及哪些大型动物已经灭绝都极为重要。

连接人类与时间的洞穴

福井洞穴是一个重要的考古地点，其层位横跨晚冰期到制陶时代。在一处约1.6万年前的地层小区域内，研究者发现了七块长度都不足一厘米且严重烧焦的微小骨片。该地层中没有未烧焦的骨骼存留，表明高温帮助这些碎片在数千年中得以保存，而大多数其他动物遗骸则被溶蚀。鉴于日本仅有少数旧石器遗址出土过动物骨骼，这些炭化碎屑为研究冰河时代末期人们利用的动物提供了难得的窗口。

如何在不破坏标本的情况下解读骨头

通常，科学家通过骨骼的整体形态识别动物，或切片后在显微镜下观察其内部结构。但对于脆弱、微小且具有文化价值、不愿被博物馆损坏的碎片，这两种方法都不适用。研究团队转而使用位于日本西部SPring-8设施的同步辐射X射线计算断层扫描——一种强大的CT扫描技术。该方法利用极为明亮、聚焦的X射线束在极细的分辨率下生成三维图像，揭示骨骼内部的微观结构，而无需切开样本。

指向中等猎物的微观模式

在烧焦碎片内部，研究者寻找不同动物群之间差异明显的微小通道与层状结构模式。三块样本呈现出密集的圆形结构场，称为次生骨单位，每个单位内有中央管道；第四块则显示出砖状的结构，称为板层（plexiform）骨。通过测量这些特征的横截面积并考虑骨骼在约500至700摄氏度加热时发生的轻微收缩，他们将这些碎片与大量现代与化石哺乳动物参考数据进行比较，参考样本涵盖从兔子、猴子到鹿、野猪、熊、牛以及已灭绝的大象和巨鹿等物种。

排除巨兽并缩小嫌疑范围

将福井洞穴的测量值与参考数据绘图比较后，三块可测量的碎片完全落入中等体型偶蹄动物的范围，如野猪、梅花鹿、驯鹿和日本羚羊（袖珍羚羊），并接近某些中等体型食肉动物。相比之下，它们与人类、大象以及曾经游走日本的巨大更新世鹿类的数值差异显著。板层骨的存在——许多偶蹄类的特征——进一步支持这些碎片来自中等体型偶蹄类，而非人类或非常大型猎物。尽管该方法尚不能精确区分是何种鹿或野猪，但可以自信地排除那些常被想象为冰河时代狩猎对象的壮观巨兽。

重新审视日本的冰河时代狩猎

几十年来，关于旧石器时代日本的流行形象往往描绘猎人追逐巨型象与巨鹿。然而，近年在群岛各地的新发现表明，人们更常依赖中小型动物，如鹿、野猪与野兔。福井洞穴的这些碎片年代处于最大型哺乳动物很可能已消失的时期，为这一更为低调的图景增添支持。它们表明，到约1.6万年前，遗址上的人们烧烤并很可能食用的是中等体型的偶蹄动物，而非残存的巨型动物。

这些微小碎片告诉我们的事

对非专业读者来说，这项研究展示了精密成像如何从看似毫无希望的遗骸中榨取信息。通过采用无损的高分辨率CT扫描，研究者在保存珍贵文物的同时，仍能提取关于人类利用哪些动物以及哪些动物已灭绝的证据。结果指向对中等体型猎物的关注，而非冰河时代的巨兽。在更多此类碎片被研究的情况下，该方法可能有助于澄清气候变化与人类狩猎如何共同影响大型哺乳动物的消失，以及在更新世末期人类与动物关系的演变。

引用: Sawada, J., Yoneda, M., Uesugi, K. et al. Non-destructive histomorphological identification of Late Pleistocene burned bone fragments using synchrotron radiation X-ray CT at SPring-8. Sci Rep 16, 13908 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-50208-8

关键词: 福井洞穴, 烧焦骨片, 同步辐射CT, 更新世日本, 动物利用